[实用新型]一种基于磁光介质的电磁波单向器

说明书

本实用新型公开了一种基于磁光介质的电磁波单向器，包括4个层叠的介质层，所述4个介质层的中间两介质层为普通介质材料，厚度均为d₁，所述中间两层的两侧介质层为磁光材料，厚度均为d₂。本实用新型利用磁光材料的电磁参数随入射波频率的变化各向异性性质和外加磁场的特殊关系从而实现波的非互易性；以及改变入射角度或外加磁场大小，然后筛选出可通过该结构的频率，进一步增强光的单向传播的强度，而且该结构简单，易于实现。

技术领域

本实用新型属于电磁技术领域，具体的说是一种基于磁光介质的电磁波单向器。

背景技术

电磁波单向器是利用电磁波入射一维层状结构磁光介质材料的产生具有单向电磁传播特性器件，当电磁波入射到两种不同磁光介质的边界上时，可以形成具有非互易性的光学表面等离子波(SPP)。由于回电介质中的特殊的电磁参数，使得表面的SPP波激发具有非互异性，打破了电磁波传播在时间和空间上的对称性，在激发SPP状态的频率上，可以实现单向的电磁波传播效应。由于磁光材料是各向异性材料，不同角度、频率的入射波形成会有不同的情况，从而形成电磁波的单向传递性，形成单向器。电磁波在结构中的单向传输，不同于常规的单向器，而是通过外部磁场的变化从而改变可通过的电磁波的频率。该电磁波单向传输理论为光通信器件、光传感器等的研究提供一定理论基础。

中国专利申请号2016109993339公开了一种基于复合结构的单向导波器件，实现光波的非对称传输。它包括基底以及基底上周期性排布的复合结构；所述复合结构包括介质柱和金属盘，所述金属盘位于所述介质柱的上方；所述金属盘用于使电磁波产生离子体共振或者声子共振。该发明适用于集成电子器件，通过调整符合结果的排列周期，可以在很宽的波带范围内具有很好的单向导通效果，但是该发明不具有利用材料本身对光的各向异性以及电磁波入射到两种不同介质的边界上时的非互异性色散，使电磁波在传输时具有单性特性。

发明内容

本实用新型的目的就是为解决上述技术问题，在电磁技术领域，其目的是利用材料本身对光的各向异性以及电磁波入射到两种不同介质的边界上时的非互异性色散，使电磁波在传输时具有单性特性。通过改变入射角度或外加磁场大小，然后筛选出可通过该结构的频率，进一步增强光的单向传播的强度、以及降低结构成本。

本实用新型采用的技术方案如下：一种基于磁光介质的电磁波单向器，包括4个层叠的介质层，所述4个介质层的中间两介质层为普通介质材料，厚度均为d₁，所述中间两层的两侧介质层为磁光材料，厚度均为d₂。

所述磁光材料相对介电常数为：

的张量形式，所述磁光材料的磁导率为μ₀，所述普通介质材料的相对介电常数为ε，磁导率为μ₁，其中ω_pe＝5.0×10¹⁰s^-1为等离子体共振频率，ω_le＝1.76×10¹¹B为回旋频率，B是外加磁场的磁感应强度，ω为入射电磁波的角频率。

所述4个层叠的介质层处于空气环境中。

所述磁光材料通过电磁波从空气入射而产生传输特性。

所述磁光材料为各向异性的电回旋磁光材料。

所述电回旋磁光材料为钇铝石榴石。

具体来说，本实用新型有益效果为：

1)结构简单，相比传统结构，易于实现，且能达到很好的效果。

2)运用外入射电磁波在介质层和磁光材料层之间的界面上形成的单向SPP模式，从而实现电磁波的单向传播。